1、半導(dǎo)體光電探測(cè)器的新進(jìn)展半導(dǎo)體光電探測(cè)器的新進(jìn)展摘要摘要半導(dǎo)體光電探測(cè)是半導(dǎo)體光電子學(xué)的重要部分，半導(dǎo)體光電探測(cè)器在光纖通信，紅外遙感等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本文介紹了幾種最新的半導(dǎo)體光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)，旨在探討國(guó)內(nèi)外當(dāng)前半導(dǎo)體光電探測(cè)器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：光電探測(cè)器，位敏探測(cè)器，紅外探測(cè)器AbstractSemiconductphotoelectricdetectionisanimptantpartofthesemicond

2、uctoptoelectronicssemiconductphotodetectarewidelyusedinthefieldofopticalfibercommunicationsinfraredremotesensing.Thisarticledescribesseveralnewsemiconductphotodetectstructureaimstoexplethecurrentstatusdevelopmenttrendsof

3、thesemiconductphotodetect.Keywds:PhotodetectPositionsensitivedetectInfrareddetects一、引言一、引言半導(dǎo)體光電探測(cè)器是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)來(lái)接收和探測(cè)光信號(hào)的器件，它通過(guò)吸收光子產(chǎn)生電子空穴對(duì)，從而在外電路產(chǎn)生與入射光強(qiáng)度成正比的光電流以方便測(cè)量入射光。半導(dǎo)體光電探測(cè)器由于體積小，重量輕，響應(yīng)速度快，靈敏度高，易于與其他半導(dǎo)體器件集成，是光源的最理想探測(cè)

4、器，可廣泛用于光通信、信號(hào)處理、傳感系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是光電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代武器裝備的精度和性能有了很大的提高，使現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)具備了新的特點(diǎn)。半導(dǎo)體光電探測(cè)器是軍用光電子設(shè)備和系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，已廣泛用于軍事領(lǐng)域。軍用光電子設(shè)備是指利用半導(dǎo)體光電探測(cè)器探測(cè)、變換、傳輸、存儲(chǔ)、處理光和輻射的各種軍事裝置，半導(dǎo)體光電探測(cè)器技術(shù)在軍事上的應(yīng)用，大大擴(kuò)展了作戰(zhàn)的時(shí)域、空域和頻域，影響和改變了傳統(tǒng)的作戰(zhàn)方式和效率，并在許多方

5、面提高了武器的威力、作戰(zhàn)指揮、戰(zhàn)場(chǎng)管理能力。半導(dǎo)體光電探測(cè)器器件在新型武器系統(tǒng)中起著不可替代的作用。目前，半導(dǎo)體光電探測(cè)器已有很大進(jìn)展，這將大大提高軍用光電子裝備的性能和競(jìng)爭(zhēng)力。在軍事領(lǐng)域中，最為廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體光電探測(cè)器是光電探測(cè)器（PD）、位敏探測(cè)器應(yīng)度比較低。N阱擴(kuò)散電流帶寬與漂移電流相比，N阱擴(kuò)散電流的本征帶寬仍相對(duì)較低。3、叉指型PN阱P襯底雙光電探測(cè)器由上一小節(jié)的敘述，由于CMOS工藝中P襯底中產(chǎn)生的載流子通過(guò)擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到電

6、極，其擴(kuò)散速度和本征帶寬都非常差，因此要想提高光電探測(cè)器的本征帶寬必須將P襯底產(chǎn)生的光生載流子消除。為了避免漂移區(qū)外襯底產(chǎn)生的擴(kuò)散光生載流子的對(duì)探測(cè)器速度的影響，并且在標(biāo)準(zhǔn)CMOS下不增加工藝的復(fù)雜度。在叉指型雙光電二極管中，叉指P區(qū)域和N阱構(gòu)成一個(gè)叉指二極管，稱為工作二極管；N阱區(qū)域和P襯底構(gòu)成一個(gè)二極管，叫做屏蔽二極管。在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝中，不需要做任何修改就可以實(shí)現(xiàn)該光電探測(cè)器。當(dāng)雙光電探測(cè)器工作時(shí)，N阱接到接收機(jī)接收的電源電壓，

7、P區(qū)域和接收機(jī)的輸入端連接，而P襯底和接收機(jī)的“地”連接。由于屏蔽二極管的兩個(gè)電極與接收機(jī)的電源電壓和地連接，所以產(chǎn)生在P襯底的擴(kuò)散載流子流進(jìn)了接收機(jī)的電源，沒(méi)有對(duì)光接收機(jī)的輸入光電流產(chǎn)生貢獻(xiàn)。而由P和N阱構(gòu)成的二極管的本身響應(yīng)速度比較高，它產(chǎn)生的光電流輸入光接收機(jī)，形成光響應(yīng)。由于P區(qū)域使用叉指形狀，能夠增加耗盡區(qū)的面積，提高工作二極管的響應(yīng)度。4、空間調(diào)制光電探測(cè)器由于CMOS工藝襯底深處的慢載流子的影響，光電探測(cè)器的響應(yīng)速度不能提

8、高，為了提高光電探測(cè)器的響應(yīng)速度，必須抑制或去除襯底深處的慢載流子。在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下，空間調(diào)制光電探測(cè)器便使用了這種原理從而提高了探測(cè)器的工作速度?？臻g調(diào)制光電探測(cè)器由一個(gè)受光光電探測(cè)器和一個(gè)非受光光電探測(cè)器組成，由于襯底產(chǎn)生的低速載流子被探測(cè)器通過(guò)光電流之差消除，所以空間調(diào)制探測(cè)器的工作速度得到了明顯的提高?？臻g調(diào)制光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)能夠兼容與商用CMOS工藝。2.2常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)CMOS光電探測(cè)器]3~2[常見(jiàn)的光電探測(cè)器均是基于PN

9、結(jié)來(lái)構(gòu)造的，其原理是利用型半導(dǎo)體區(qū)域形成的PN結(jié)耗盡區(qū)（即光電二極管）來(lái)進(jìn)行光信號(hào)探測(cè)。1、NPWELL光電探測(cè)器常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)CMOS光電探測(cè)器原理是減小PSUB區(qū)慢擴(kuò)散光生載流子的影響，利用PWELL形成的PN結(jié)耗盡區(qū)來(lái)形成具有較高本征帶寬的光生電流信號(hào)，但由于是制作在PSUBPSUB都是PWELL光電探測(cè)器不能實(shí)現(xiàn)與PSUB有效隔離，即PSUBPWELL形成的PN結(jié)耗盡區(qū)并形成光生電流，因而本征帶寬不是很高。2、P＋NWELLPSUB